[SPARC64]: Dynamically grow TSB in response to RSS growth.
David S. Miller [Wed, 1 Feb 2006 02:31:38 +0000 (18:31 -0800)]
As the RSS grows, grow the TSB in order to reduce the likelyhood
of hash collisions and thus poor hit rates in the TSB.

This definitely needs some serious tuning.

Signed-off-by: David S. Miller <davem@davemloft.net>

arch/sparc64/kernel/smp.c
arch/sparc64/mm/init.c
arch/sparc64/mm/tsb.c
include/asm-sparc64/mmu.h
include/asm-sparc64/mmu_context.h

index 8c24585..3c14b54 100644 (file)
@@ -581,11 +581,11 @@ extern unsigned long xcall_call_function;
  * You must not call this function with disabled interrupts or from a
  * hardware interrupt handler or from a bottom half handler.
  */
-int smp_call_function(void (*func)(void *info), void *info,
-                     int nonatomic, int wait)
+static int smp_call_function_mask(void (*func)(void *info), void *info,
+                                 int nonatomic, int wait, cpumask_t mask)
 {
        struct call_data_struct data;
-       int cpus = num_online_cpus() - 1;
+       int cpus = cpus_weight(mask) - 1;
        long timeout;
 
        if (!cpus)
@@ -603,7 +603,7 @@ int smp_call_function(void (*func)(void *info), void *info,
 
        call_data = &data;
 
-       smp_cross_call(&xcall_call_function, 0, 0, 0);
+       smp_cross_call_masked(&xcall_call_function, 0, 0, 0, mask);
 
        /* 
         * Wait for other cpus to complete function or at
@@ -629,6 +629,13 @@ out_timeout:
        return 0;
 }
 
+int smp_call_function(void (*func)(void *info), void *info,
+                     int nonatomic, int wait)
+{
+       return smp_call_function_mask(func, info, nonatomic, wait,
+                                     cpu_online_map);
+}
+
 void smp_call_function_client(int irq, struct pt_regs *regs)
 {
        void (*func) (void *info) = call_data->func;
@@ -646,6 +653,19 @@ void smp_call_function_client(int irq, struct pt_regs *regs)
        }
 }
 
+static void tsb_sync(void *info)
+{
+       struct mm_struct *mm = info;
+
+       if (current->active_mm == mm)
+               tsb_context_switch(mm);
+}
+
+void smp_tsb_sync(struct mm_struct *mm)
+{
+       smp_call_function_mask(tsb_sync, mm, 0, 1, mm->cpu_vm_mask);
+}
+
 extern unsigned long xcall_flush_tlb_mm;
 extern unsigned long xcall_flush_tlb_pending;
 extern unsigned long xcall_flush_tlb_kernel_range;
index 7c456af..a8119cb 100644 (file)
@@ -246,9 +246,11 @@ static __inline__ void clear_dcache_dirty_cpu(struct page *page, unsigned long c
 
 void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, pte_t pte)
 {
+       struct mm_struct *mm;
        struct page *page;
        unsigned long pfn;
        unsigned long pg_flags;
+       unsigned long mm_rss;
 
        pfn = pte_pfn(pte);
        if (pfn_valid(pfn) &&
@@ -270,6 +272,11 @@ void update_mmu_cache(struct vm_area_struct *vma, unsigned long address, pte_t p
 
                put_cpu();
        }
+
+       mm = vma->vm_mm;
+       mm_rss = get_mm_rss(mm);
+       if (mm_rss >= mm->context.tsb_rss_limit)
+               tsb_grow(mm, mm_rss, GFP_ATOMIC);
 }
 
 void flush_dcache_page(struct page *page)
index dfe7144..707af4b 100644 (file)
@@ -10,6 +10,7 @@
 #include <asm/tlb.h>
 #include <asm/mmu_context.h>
 #include <asm/pgtable.h>
+#include <asm/tsb.h>
 
 /* We use an 8K TSB for the whole kernel, this allows to
  * handle about 4MB of modules and vmalloc mappings without
@@ -146,6 +147,9 @@ static void setup_tsb_params(struct mm_struct *mm, unsigned long tsb_bytes)
                tte |= _PAGE_SZ4MB;
                page_sz = 4 * 1024 * 1024;
                break;
+
+       default:
+               BUG();
        };
 
        tsb_reg |= base;
@@ -157,23 +161,158 @@ static void setup_tsb_params(struct mm_struct *mm, unsigned long tsb_bytes)
        mm->context.tsb_map_pte = tte;
 }
 
+/* The page tables are locked against modifications while this
+ * runs.
+ *
+ * XXX do some prefetching...
+ */
+static void copy_tsb(struct tsb *old_tsb, unsigned long old_size,
+                    struct tsb *new_tsb, unsigned long new_size)
+{
+       unsigned long old_nentries = old_size / sizeof(struct tsb);
+       unsigned long new_nentries = new_size / sizeof(struct tsb);
+       unsigned long i;
+
+       for (i = 0; i < old_nentries; i++) {
+               register unsigned long tag asm("o4");
+               register unsigned long pte asm("o5");
+               unsigned long v;
+               unsigned int hash;
+
+               __asm__ __volatile__(
+                       "ldda [%2] %3, %0"
+                       : "=r" (tag), "=r" (pte)
+                       : "r" (&old_tsb[i]), "i" (ASI_NUCLEUS_QUAD_LDD));
+
+               if (!tag || (tag & TSB_TAG_LOCK))
+                       continue;
+
+               /* We only put base page size PTEs into the TSB,
+                * but that might change in the future.  This code
+                * would need to be changed if we start putting larger
+                * page size PTEs into there.
+                */
+               WARN_ON((pte & _PAGE_ALL_SZ_BITS) != _PAGE_SZBITS);
+
+               /* The tag holds bits 22 to 63 of the virtual address
+                * and the context.  Clear out the context, and shift
+                * up to make a virtual address.
+                */
+               v = (tag & ((1UL << 42UL) - 1UL)) << 22UL;
+
+               /* The implied bits of the tag (bits 13 to 21) are
+                * determined by the TSB entry index, so fill that in.
+                */
+               v |= (i & (512UL - 1UL)) << 13UL;
+
+               hash = tsb_hash(v, new_nentries);
+               new_tsb[hash].tag = tag;
+               new_tsb[hash].pte = pte;
+       }
+}
+
+/* When the RSS of an address space exceeds mm->context.tsb_rss_limit,
+ * update_mmu_cache() invokes this routine to try and grow the TSB.
+ * When we reach the maximum TSB size supported, we stick ~0UL into
+ * mm->context.tsb_rss_limit so the grow checks in update_mmu_cache()
+ * will not trigger any longer.
+ *
+ * The TSB can be anywhere from 8K to 1MB in size, in increasing powers
+ * of two.  The TSB must be aligned to it's size, so f.e. a 512K TSB
+ * must be 512K aligned.
+ *
+ * The idea here is to grow the TSB when the RSS of the process approaches
+ * the number of entries that the current TSB can hold at once.  Currently,
+ * we trigger when the RSS hits 3/4 of the TSB capacity.
+ */
+void tsb_grow(struct mm_struct *mm, unsigned long rss, gfp_t gfp_flags)
+{
+       unsigned long max_tsb_size = 1 * 1024 * 1024;
+       unsigned long size, old_size;
+       struct page *page;
+       struct tsb *old_tsb;
+
+       if (max_tsb_size > (PAGE_SIZE << MAX_ORDER))
+               max_tsb_size = (PAGE_SIZE << MAX_ORDER);
+
+       for (size = PAGE_SIZE; size < max_tsb_size; size <<= 1UL) {
+               unsigned long n_entries = size / sizeof(struct tsb);
+
+               n_entries = (n_entries * 3) / 4;
+               if (n_entries > rss)
+                       break;
+       }
+
+       page = alloc_pages(gfp_flags | __GFP_ZERO, get_order(size));
+       if (unlikely(!page))
+               return;
+
+       if (size == max_tsb_size)
+               mm->context.tsb_rss_limit = ~0UL;
+       else
+               mm->context.tsb_rss_limit =
+                       ((size / sizeof(struct tsb)) * 3) / 4;
+
+       old_tsb = mm->context.tsb;
+       old_size = mm->context.tsb_nentries * sizeof(struct tsb);
+
+       if (old_tsb)
+               copy_tsb(old_tsb, old_size, page_address(page), size);
+
+       mm->context.tsb = page_address(page);
+       setup_tsb_params(mm, size);
+
+       /* If old_tsb is NULL, we're being invoked for the first time
+        * from init_new_context().
+        */
+       if (old_tsb) {
+               /* Now force all other processors to reload the new
+                * TSB state.
+                */
+               smp_tsb_sync(mm);
+
+               /* Finally reload it on the local cpu.  No further
+                * references will remain to the old TSB and we can
+                * thus free it up.
+                */
+               tsb_context_switch(mm);
+
+               free_pages((unsigned long) old_tsb, get_order(old_size));
+       }
+}
+
 int init_new_context(struct task_struct *tsk, struct mm_struct *mm)
 {
-       unsigned long page = get_zeroed_page(GFP_KERNEL);
+       unsigned long initial_rss;
 
        mm->context.sparc64_ctx_val = 0UL;
-       if (unlikely(!page))
-               return -ENOMEM;
 
-       mm->context.tsb = (struct tsb *) page;
-       setup_tsb_params(mm, PAGE_SIZE);
+       /* copy_mm() copies over the parent's mm_struct before calling
+        * us, so we need to zero out the TSB pointer or else tsb_grow()
+        * will be confused and think there is an older TSB to free up.
+        */
+       mm->context.tsb = NULL;
+
+       /* If this is fork, inherit the parent's TSB size.  We would
+        * grow it to that size on the first page fault anyways.
+        */
+       initial_rss = mm->context.tsb_nentries;
+       if (initial_rss)
+               initial_rss -= 1;
+
+       tsb_grow(mm, initial_rss, GFP_KERNEL);
+
+       if (unlikely(!mm->context.tsb))
+               return -ENOMEM;
 
        return 0;
 }
 
 void destroy_context(struct mm_struct *mm)
 {
-       free_page((unsigned long) mm->context.tsb);
+       unsigned long size = mm->context.tsb_nentries * sizeof(struct tsb);
+
+       free_pages((unsigned long) mm->context.tsb, get_order(size));
 
        /* We can remove these later, but for now it's useful
         * to catch any bogus post-destroy_context() references
index 2effeba..76008ff 100644 (file)
@@ -100,6 +100,7 @@ struct tsb {
 typedef struct {
        unsigned long   sparc64_ctx_val;
        struct tsb      *tsb;
+       unsigned long   tsb_rss_limit;
        unsigned long   tsb_nentries;
        unsigned long   tsb_reg_val;
        unsigned long   tsb_map_vaddr;
index 0a950f1..1d23267 100644 (file)
@@ -32,6 +32,13 @@ static inline void tsb_context_switch(struct mm_struct *mm)
                             mm->context.tsb_map_pte);
 }
 
+extern void tsb_grow(struct mm_struct *mm, unsigned long mm_rss, gfp_t gfp_flags);
+#ifdef CONFIG_SMP
+extern void smp_tsb_sync(struct mm_struct *mm);
+#else
+#define smp_tsb_sync(__mm) do { } while (0)
+#endif
+
 /* Set MMU context in the actual hardware. */
 #define load_secondary_context(__mm) \
        __asm__ __volatile__("stxa      %0, [%1] %2\n\t" \